间充质干细胞衍生细胞外囊泡通过激活 OSER1 抑制铁死亡保护辐射性视网膜损伤

《Stem Cell Research & Therapy》：Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles protect against radiation-induced retinal injury in human retinal organoids via OSER1-mediated ferroptosis suppression

摘要

背景

辐射性视网膜病变（RR）是放疗的一种威胁视力的并发症，目前尚无有效的治疗方法。由于人类视网膜样本的稀缺，相关机制研究受到了限制。源自人类胚胎干细胞的视网膜类器官（hESC-ROs）为模拟辐射引起的早期视网膜损伤的细胞反应提供了一个有前景的平台。间充质干细胞衍生的细胞外囊泡（MSC-EVs）在视网膜疾病治疗中显示出潜力，但其在辐射损伤中的作用尚未得到探索。

方法

我们建立了一种体外人类视网膜辐射损伤模型，首先使用⁶⁰Co-γ射线照射hESC衍生的视网膜类器官，然后进行治疗，并使用骨髓来源的MSC-EVs。通过流式细胞术和生化检测方法评估了细胞死亡、活性氧（ROS）、线粒体膜电位和铁死亡标志物（GSH、MDA、Fe²⁺）。通过RNA测序（RNA-seq）分析了细胞死亡机制，并通过Western blotting、基因敲除和在hESC中的过表达进行了验证，随后进行视网膜类器官的分化，以评估基因在辐射诱导的铁死亡中的作用。

结果

暴露于32 Gy辐射的hESC-ROs出现了显著的细胞死亡和线粒体功能障碍，同时表现出典型的铁死亡特征，包括GSH耗竭、脂质过氧化积累、Fe²⁺ overload以及GPX4下调。MSC-EVs显著减轻了这些效应。RNA-seq和GSEA分析表明铁死亡是主要受到影响的通路之一。此外，诱导铁死亡的蛋白RSL3能够逆转MSC-EVs的保护作用，证实抑制铁死亡是MSC-EVs的主要作用机制。值得注意的是，OSER1被确定为MSC-EVs上调的一个关键基因。重要的是，在OSER1敲除的类器官中，MSC-EVs的保护效果大大减弱，而OSER1的过表达弥补了这种作用，从而确立了OSER1作为MSC-EVs功能必需的下游介质。

结论

hESC-ROs为模拟辐射引起的视网膜损伤提供了一个有价值的平台。MSC-EVs通过激活OSER1来抑制铁死亡，从而保护视网膜免受损伤，表明OSER1可能是治疗辐射性视网膜损伤的潜在靶点。这些发现为开发无细胞的、基于EV的策略以保护RR患者的视力奠定了基础。